CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板低于锁定温度下的纵连施工技术

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摘要：基于新建合肥至蚌埠铁路客运专线无砟轨道底座板施工的实例，分析了crtsⅡ型板式无砟轨道底座板在低于锁定温度下纵连的技术重点和难点，阐述了在实际作业中的张拉纵连方法及控制要点，对同类工程施工有重要的参考意义。

关键词：底座板 锁定温度 纵连张拉

1引言

近年来高速铁路技术在我国迅猛发展，其优点主要为列车振动噪声小，轨道几何平顺性好，乘客舒适度好。新建合肥至蚌埠铁路客运专线设计为一次性敷设跨区间无缝线路，采用CRTSⅡ型板式无砟轨道结构，设计时速达350Km。

CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板与其他类型无砟轨道的明显区别在于全线轨道板和桥上底座板不受桥跨限制，为跨越梁缝的纵向连续结构。新建合蚌客专铁路的无砟轨道底座板在低于锁定温度下的纵连张拉施工属国内首次，本文就对铁路客运专线无砟轨道底座板的纵连设备、施工工艺等方面进行阐述及探讨。

2底座板纵连原理

桥梁底座板是CRTSⅡ型轨道板的支承构件，整桥底座板（含两端端刺区）组成拉压杆结构，也是结构受力组成部分；由于在特大桥上无法一次浇筑完成，必须分成几个施工段；而连接各施工段的就是钢板连接器。由于温度力的影响，底座板在低于锁定温度下纵连各段底座板时就需要张拉钢板连接器上的精轧螺纹钢筋来实现；实际上是将混凝土（相对于锁定温度20℃时）的温度伸缩值张拉出来，阻止底座板在温度升高的情况下，自身内力使其上翘造成安全事故。

3施工技术改进理由

3.1国内底座板张拉技术

国内目前就低于锁定温度的底座板纵连张拉由铁三院牵头研究：当温差较大在5℃到15℃之间时，钢筋连接器后浇带不能通过一次纵连张拉缩短到计算值。必须使用扭矩扳手每隔24小时重复张拉一次，直到达到最终的宽度。根据底座板不同温度范围内的张拉，需要纵连张拉的最少次数和时间间隔见下表：

温度范围（℃） 最少张拉次数 间隔天数 张拉比例

+5≤T≤+10 3 2 30%，30%，40%

+11≤T≤+15 2 1 50%，50%

+16≤T≤+19 1 ― 100%

+20≤T≤+30 无需张拉 ― ―

3.2施工技术改进原因

在合蚌客专张巷上行特大桥无砟轨道工艺性试验过程中发现靠扭矩扳手根本无法实现在低于锁定温度（底座板温度在5℃到19℃之间时）下的纵连，表现在以下几点：

（1）扭不动，往往要7、8个工人用加力扳手扭；导致工人劳动强度加大。

（2）作业空间狭小；每一处钢板连接器需要张拉28根精轧螺纹钢筋，分上下两排各14根。最多能上四个人同时扭矩并且钢板连接器下层螺母无法扭紧。

（3）不能在规定时间内完成底座板纵连，影响底座板整体受力及下道工序施工。

3.3改进后张拉工艺

3.3.1工装改进

针对工艺试验发现的问题，决定根据精轧螺纹钢筋的间距及螺帽外露钢筋尺寸，特制穿心式千斤顶用于张拉作业。

混凝土设计规范中C30混凝土容重取25Kn/m3,抗拉弹模值2MPa，底座板在滑动层上的滑动摩擦系数为0.35,底座板高度0.2m，宽度2.95m作用长度为160m。则张拉钢板连接器时千斤顶须抵抗两侧混凝土的拉力及摩擦力。一侧受力计算如下：

F1=A×fck=2950×300×2=1.77×106N

f=μ×N=

0.35×80×2.95×0.2×25=413Kn

则两侧合计受力F=2×(F1+f)=4366Kn；按同时、间错张拉14根精轧螺纹钢筋计算，每根筋拉力Fj=4366÷14=311.8Kn。

而设计中曲线段钢板连接器使用28根Φ28精轧螺纹钢筋，其每根极限抗拉力Fjx≤300Kn。

故选择穿心式千斤顶的最大拉力Fmax=300Kn（参数为：Fmax=300Kn，外形φ=130mm，油缸伸长量35mm）；经工艺性试验确定每处钢板连接器需配置10个千斤顶就可以满足低温状态下的底座板纵连。

由于千斤顶数量多，设置两个分油阀使其均匀同步加载，相应的需要两台手压式油泵控制加载、卸载。

直线段底座板由于钢板连接器钢筋间距及使用28根Φ25精轧螺纹钢筋等影响，千斤顶尺寸略有缩小，Fmax=140Kn。

此外针对下排螺帽作业空间小无法拧紧，也专门制作加长的套管扳手用以拧紧下排螺帽。

见下图：

3.3.2施工工艺改进

以曲线段两次张拉为例；每块钢板连接器均匀布置10个千斤顶，由两台手压油泵同步均匀控制千斤顶均衡施加拉力（压力表控制行程）。待测量测钉间距离达到50%设计值时，保压30min使受温度力影响混凝土段内力缓慢均匀释放。保压后将其余上下排张拉端螺帽用特制套筒扳手拧紧，缓慢回油。静置24h后再将重复上述工艺张拉已拧紧的螺帽的精轧螺纹钢筋，拧紧其余的上下排螺帽。

在低于锁定温度张拉过程中，要保证勤拉保压，循序渐进。

当采用三次张拉工艺时，首先应张拉40%的伸长量，因为混凝土处于松弛状态易于张拉，第二、三次张拉时各张拉30%的伸长量。

4工程实例

4.1工程概况

CRTSⅡ型板式无砟轨道先导段张巷上行特大桥位于安徽省蚌埠市县李楼乡境内，合蚌客专上行线路起于京沪高速蚌埠南站南端京沪高速铁路DK845+536.136＝合蚌DSK0+000；先导段张巷上行特大桥为单线桥起讫里程DSK0+661.33―DSK03+799.28，无砟轨道先导段共计3.138km，位于半径4500米的曲线上，曲线超高125mm；底座板浇筑单元组成为：常规端刺区+常规区+常规端刺区，共设25道钢板连接器。

4.2施工准备

（1）剪力齿槽后浇带位置再次检查剪力钉安装情况（拧紧力矩300N.m、拧入深度1.5d、垂直度＜10°）、凿毛并清理干净。

（2）钢板连接器后浇带位置清理干净，清洁精轧螺纹钢筋。

（3）根据实际的张拉作业空间特制10个穿心顶，还要有温度测量仪，1m钢板尺、小卷尺等，并对测温仪进行校准。

（4）测量标志点的埋设完成。在钢板连接器后浇带（以下简称BL1）两侧的底座板上埋设测量标志点，每处BL1埋设4个测钉，做出明显标记。见下图：

4.3张拉距离计算

（1）测量各浇筑段板温和长度，计算张拉值

基准测量时尽可能安排在与底座板连接时间靠近时（即连接温度尽可能与测量时的温度接近）进行。首先进行长度测量：测量一次浇筑的剪力齿槽中部测钉到钢板连接器测钉的距离并准确记录各分段长度值；其次进行温度测量，使用预埋在混凝土底座中的测温电偶测量；一般在中午时分进行。此项测量直接关系到后续底座连接筋张拉距离的确定。

（2）张拉量的计算

根据温差电偶测量所得的底座混凝土浇筑段温度，利用下列公式计算各BL1后浇带的张拉长度，即：Wi=αT×ΔT×L

式中：αT―混凝土温度伸长系数，为1×10-5/℃；ΔT―底座混凝土浇筑段相对于锁定温度的温度变化幅度；

L―钢筋连接器后浇带影响长度（一般为160m）；

通过计算及设计代表复核在混凝土温度10℃（锁定温度20℃）的情况下，最大张拉值为16.4mm，最小值为3.3mm。

4.4张拉作业

张拉作业分两步进行，从两侧常规端刺区开始往中间对称连接。

4.4.1BL1预连接

从两边常规端刺区向常规区中间进行，用扭矩扳手拧紧锚固螺母。

4.4.2张拉作业

根据每次的张拉量，张拉过程中采用循环张拉，以防一次张拉量过大造成钢板或螺帽的损坏。下面以5℃时伸长值24，张拉曲线段底座板为例，说明张拉过程控制：

5、施工注意

（1）钢板连接器安装时建议向锚固端平移5cm，有利于张拉作业空间。

（2）张拉端螺帽外露精轧螺纹钢筋长度一定要控制在4cm―5cm。

（3）手持油泵加压时要速度均匀一致。

（4）张拉曲线段底座板时，每孔梁底座板需设防侧移设施。

结束语

（1）合蚌客专在桥梁底座板纵连施工中遇到了国内高铁施工从未遇到过的难题―低于锁定温度下的纵连张拉；由于采取的综合技术先进、适用、方法得当，成功地攻克了低温下的纵连张拉施工难题；为同类型的施工提供了宝贵的经验。

（2）在工装研制方面通过研究创新，填补了国内高铁桥梁底座板在低于锁定温度下的纵连张拉技术空白。新的工装适用于5℃―19℃范围内的底座板纵连张拉施工。

参考文献：

1.中铁十九局集团，铁路客运专线施工与组织西南交通大学出版社，2006

2.上海铁路局：CRTSⅡ型板式无砟轨道施工工艺要点2009

3.成大先：机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002

4.雷天觉：液压工程[M].北京：机械工业出版社，1991